奥斯特发现电流的磁效应

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备课资料/物理学史与技术发展史

发现电流磁效应

——奥斯特发现电流的磁效应



电流磁效应的发现，在电学的发展史中占有重要地位。在这项发现以前，电和磁在人们看来是截然无关的两件事。电和磁究竟有没有联系？这是先人经常思索的问题。“顿牟缀芥、磁石引针”说明电现象和磁现象的相似性，库仑先后建立电力和磁力的平方反比定律，说明它们有类似的规律但是相似性不等于本质上有联系。17世纪初，吉尔伯特（W．Gilbert）就作过断言，认为两者没有关系，库仑也持同样观点。然而，实际事例不断吸引人们的注意。例如：1731年有一名英国商人述说，闪雷过后他的一箱新刀叉竟带上了磁性。1751年富兰克林发现在莱顿瓶放电后，缝纫针磁化了。

电真的会产生磁吗？

这个疑问促使1774年德国有一家研究所悬奖征解，题目是：“电力和磁力是否存在着实际的和物理的相似性？”许多人纷纷做实验进行研究，但是，在伏打发明电堆以前，这类实验是很难有希望成功的，因为没有产生稳恒电流的条件。不过，即使有了伏打电堆，也不一定能立即找到电和磁的联系。

例如 1805年有两个德国人，他们把伏打电堆悬挂起来，企图观察电堆电流在地磁的作用下会不会改变取向。这类实验当然得不到结果。

这时丹麦有一位物理学家，名叫奥斯特（H．C．Oersted），他在坚定的信念支持下，反复探索，终于揭示了自然界的这一奥秘。

奥斯特是丹麦哥本哈根大学的物理学教授。他信奉康德的哲学思想，认为自然界各种基本力是可以相互转化的。早在1812年，奥斯特就发表过一篇论文，论证化学力和电力的等价性，文中写道：“我们应该检验的是：究竟电是否以其最隐蔽的方式对磁体有类似的作用？”在奥斯特的头脑里，经常盘踞着这个疑问。他深信电和磁有某种联系，只是不知道应该怎样去实现它。当时，电流的研究早已揭示导体通过电流时会发热，甚至会发光。他想，既然电流通过细导体会发热，通过更细的导体甚至会发光，进一步减小导体的直径，为什么不能指望激发出磁来呢？于是他拿一根细白金丝，让它接到电源上，在它前面放一根磁针，他和别人一样，企图用白金丝的尖端吸引磁针。然而，尽管白金丝灼热了、烧红了、发光了，磁针也纹丝不动。奥斯特没有灰心，边思考，边试验。他从观察发热和发光的现象中想到，热和光都是向四周扩展的，会不会磁的作用也是向四周扩展的？

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1820年4月的一个晚上，奥斯特正在向听众演讲有关电和磁的问题。他准备了实物表演，一边讲，一边做。在他做过那些磁针实验后，他说：“今天我们不妨把导线和磁针平行放置来试试看。”他把磁针移向导线下方，正当助手接通电池的一瞬间，他看到磁针有一轻微晃动。这正是奥斯特盼望多年的反应。（图1、图2）



图1 奥斯特表演电流磁效应 图2 奥斯特的电流磁效应实验

演讲会后奥斯特接连几个月研究这一新现象。开始他还是用细铂丝做实验，后来他终于认识到，磁效应强的不是细金属丝，而是直径大的金属丝，更不必用贵重的白金，任何金属都可以。后来，他有了更强大的伏打电池，终于查明电流的磁效应是沿着围绕导线的螺旋方向。1820年7月21日，奥斯特用拉丁文用4页的篇幅简洁地报告了他六十几次实验的结果（图3）。这一篇历史性文献立即轰动了整个欧洲。

奥斯特发现电流的磁效应，是电学史上的新篇章，由于他的发现，引导出电学一系列新发现，在这以后的一二十年，成了电磁学大发展的辉煌时期。



图3奥斯特的实验记录





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